记忆如何“刻骨铭心”
接下来,研究人员设计了几种新颖的行为模式来研究小鼠的神经编码,一种是在特定环境中给小鼠背部突然吹上一阵冷风,就像武侠小说中描写的在月黑风高之夜,一阵突如其
来的嗖嗖阴风会使人顿感毛骨悚然一样,小鼠对这样的刺激感到惊恐。另一种有趣的模式是,把小鼠放在特制的小电梯中做自由落体下降,如同人们在乘坐的电梯突然失控坠落的过程中所获得的记忆会刻骨铭心一样,小鼠对这种极其刺激的经验也会印象深刻。“由于这些经历能够产生令人难忘的记忆,我们猜想大脑中会有许多神经元参与这些记忆的编码,因此我们希望通过巧妙的实验设计与新记录技术的结合,来探索和破译大脑编码的奥秘。”
其后的实验观察发现,小鼠的海马区对这种惊吓刺激果然有着各种各样的放电反应,根据它们的反应特征,研究人员发现这些神经元组成了记忆编码的神经网络单元。更有意义的是,这些编码单元通过它们的激活状态可以把任何一种惊吓经历转化成一串二进制数字,这种数字化的编码形式使得科学家们能够对不同的个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行直接的比较和分析。在观察到了这一有趣的编码方式后,钱卓教授曾感慨地说:“大脑记忆系统这种精美的操作设计真令人叹服!”
本报记者 宋铮
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“海马”编码方式人鼠一致
人脑和鼠脑乃至世界上大多数哺乳动物大脑的“海马”,虽然神经元数量不同,但所用的编码方式都是一样的。由此,科学家们推测,人的大脑很有可能利用同样的原理来完成记忆之外的其他高级认知功能,如情绪、思维、意识等。
林龙年41岁,华东师大“脑功能基因组学研究所”副教授。华东师范大学生物学系博士毕业,在美国普林斯顿大学分子生物学系钱卓实验室完成博士后工作。2004年1月回国,主持教育部、上海市脑功能基因组学重点实验室神经编码网络技术平台建设,担任“大脑编码分析实验室”学科带头人。他的主要研究方向是:学习记忆的神经编码机制。主要运用在体记录技术,从神经元网络活动水平研究大脑学习记忆过程中的群体神经元编码规律。
钱卓43岁,美国波士顿大学华裔教授,现任华东师范大学脑功能基因组学重点实验室主任,教育部长江讲座教授。他于1999年首创单个基因植入技术,通过把复制的老鼠NR2B基因植入老鼠胚胎,提高其学习与记忆能力,成功培育出首批“聪明鼠”,由此证明了NR2B基因是控制大脑学习和记忆的“开关”。这一成果被评为当年世界十大科技成就。 |